CN101244697B - 放电系统和电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种放电系统和电动车辆。更可靠地执行放电设备的操作，所述放电设备用于校正形成电池组的电池块中的电压和剩余电容的偏差。当没有执行从电池组到电动机/发电机的电力供应时，以及当在形成电池组的电池块中的剩余电容的偏差量大于预定值时，放电请求部发布命令，以开始从电池块到至少与具有电池块间最大剩余电容的电池块相对应的放电控制单元的电力供应。放电控制单元接收来用于自电池块的电力供应的开始命令，并发布命令到放电部，以响应来自电池块的电力供应的开始使电池块放电。

Description

放电系统和电动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于校正形成电池组的电池块之间的剩余电容的偏差的放电系统，及装备了所述放电系统的电动车辆。
背景技术
电动车辆，例如从电动机获得车辆驱动力的纯电动车辆(PEV)或混合电动车辆(HEV)，具有已安装的蓄电池，并且所述电动机由存储在所述蓄电池中的电力驱动。这种电动车辆具备再生制动，即，在车辆的动能转换为电能的车辆制动过程中，将所述电动机用作发电机的制动功能。所述转换的电能被存储到蓄电池中并且当执行加速时再使用。
安装在上述电动车辆中的蓄电池经常被配置为多个电池块串联连接的电池组。例如，所述电池块由多个单电池或者多个单电池(cell)串联连接其中的多个电池模块配置而成。在以这种方式配置的蓄电池中，例如由于操作环境，在电池块间可能发生电池电容或电池电压的偏差。
公开号为H11-234917的日本专利公开了这样一种技术：当混合电动车辆停止时，执行形成电池组的电池的平均无负荷电压和预定参考电压之间的对比，以及基于所述对比结果来执行偏差校正。
公开号为2002-354698的日本专利公开了这样一种技术：当以旁路电阻执行电池组的电容调整时，通过从微机输出的高电平信号将电源部控制为开启状态，以及甚至在电池组完成充电/放电之后，通过连续地从电源部供应电力到整个控制电路，来执行电容调整直到无中断的完成。
公开号为2003-189490的日本专利公开了这样一种技术：在通过从辅助装置电源供应电力来驱动控制旁路电路的控制装置，来执行平衡过程以校正电池中的偏差的系统中，当辅助装置电源的电源或剩余电容小于或等于预定值时，停止所有旁路电路的操作。
发明内容
如果辅助装置电源用于供应电力到放电电路，来校正形成电池组的电池块间的电压或剩余电容的偏差，则取决于电源的剩余电容，例如当电源的剩余电容小于或等于预定值时，所述放电电路可能不能正常操作。
因此本发明的一个目的是更可靠地执行待使用的放电装置的操作，例如，用于校正形成电池组的电池块间的电压或剩余电容的偏差。
放电系统包括：放电部，其连接到形成在电池组的电池块中的待放电的电池块，用于使所述待放电的电池块放电；放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应操作，并响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及放电请求部，如果在形成所述电池组的电池块之间的剩余电容的偏差量大于预定值，则至少以在所述电池块中具有最大剩余电容的电池块作为所述待放电的电池块，所述放电请求部用于开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
根据涉及本发明的放电系统的一个方案，如果所述待放电的电池块的剩余电容小于预定值，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
涉及本发明的放电系统，包括：放电部，其连接到在形成电池组的电池块中的待放电的电池块，用于使所述待放电的电池块放电；放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应操作，并响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及放电请求部，如果检测到具有超过预定第一参考电压的端电压的电池块，则至少以检测到的电池块作为待放电的电池块，所述放电请求部用于开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
根据涉及本发明的放电系统的一个方案，如果所述待放电的电池块的端电压小于预定第二参考电压，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
涉及本发明的电动车辆包括：电动机/发电机，其作为驱动源；电池组，其由向所述电动机/发电机供应电力的多个电池块组成；放电部，其连接到形成所述电池组的电池块中的待放电的电池块，用于执行所述待放电的电池块的放电；放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，用于响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及放电请求部，其用于当没有正在执行从所述电池组到所述电动机/发电机的电力供应时，以及当形成所述电池组的电池块中的剩余电容的偏差量大于预定值时，判断放电条件被满足；并至少以具有电池块中最大剩余电容的电池块作为待放电的电池块，用于开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
根据涉及本发明的电动车辆的一个方案，如果所述待放电的电池块的剩余电容小于预定参考值，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
涉及本发明的电动车辆，包括电动机/发电机，其作为驱动源；电池组，其由向所述电动机/发电机供应电力的多个电池块组成；放电部，其连接到形成所述电池组的电池块中的待放电的电池块，用于执行所述待放电的电池块的放电；放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，用于响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及放电请求部，其用于当没有正在执行从所述电池组到所述电动机/发电机的电力供应时，以及当检测到具有超过预定第一参考电压的端电压的电池组时，判断放电条件被满足；并至少以检测到的电池块作为待放电的电池块，用于开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
根据涉及本发明的电动车辆的一个方案，所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
根据涉及本发明的电动车辆的一个方案，设置有辅助设备电池，所述放电控制单元响应来自所述辅助设备电池的电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；当所述放电条件满足时，以及当所述辅助设备电池的剩余电容大于或等于预定值时，所述放电请求部开始从所述辅助设备电池到所述放电控制单元的电力供应；并且当所述放电条件满足时，以及当所述辅助设备电池的剩余电容小于预定值时，开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
根据涉及本发明的电动车辆的一个方案，当所述放电控制单元响应来自所述辅助设备电池的电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电时，所述放电部通过使所述辅助设备电池充入来自所述待放电的电池块的电力而使所述待放电的电池块放电。
根据本发明，例如，当更可靠地执行形成电池组的电池块中的电压或剩余电容的偏差的校正时，可以利用放电设备的操作。
附图说明
图1示出了涉及第一实施方式的混合电动车辆的框图；
图2示出了涉及第一实施方式的修改实例的混合电动车辆的框图；
图3示出了涉及第二实施方式的混合电动车辆的框图。
具体实施方式
将结合附图举例说明为混合电动车辆的特别示出了实施本发明的最佳方式的第一实施方式。应该注意虽然以混合电动车辆作为第一实施方式中的电动车辆的一类，但是第一实施方式也适用于其它配备了电动机/发电机作为驱动源的电动车辆。
图1示出了涉及第一实施方式的混合电动车辆的框图。在图1中，电池电子控制单元(下文将称为电池ECU)20从电池组10中接收诸如电池电压和电池温度的信息，并估计电池组10随着时间的SOC，将诸如估计的SOC、电池电压以及电池温度的信息传送到混合电子控制单元(下文中将称为HV-ECU)30。所述HV-ECU 30控制变换器40、驱动力分配机构46和发动机48。通过电压、电流和温度传感器(未图示)，电池ECU 20以预定周期从电池组10获得电池信息。这里，例如，和供应电力的周期相比，在没有从电池组10供应电力到电动机/发电机42的周期中，电池组10的电压和电流逐渐变化。因此，可以设定电池信息的获得周期，使得没有从电池组10供应电力到电动机/发电机42的周期比供应电力的周期长。结果，通过获得电池信息的电池ECU 20，可以减少电力消耗。例如，响应于接收电动机/发电机42的停止信号，电池ECU 20可以将电池信息的获得周期切换为比电动机/发电机42被激活的周期长的周期。
此外，电池ECU 20包括放电请求部22。放电请求部22通过传感器从电池组10获得每个电池块的诸如电池电压、充电/放电电流和电池温度的电池信息，并测量电池决之间剩余电容的偏差量。例如，放电请求部22从电池块中识别具有最大剩余电容的电池块，和具有最小剩余电容的电池块，并且如果它们的差值大于或等于预定值，则判断在所述电池块中的剩余电容中存在偏差。判断之后，如果偏差存在，则放电请求部22将放电请求传送到与具有最大电容的电池块相应的放电设备50。放电设备50将在后文中详细描述。当电池组执行放电时，从放电操作中产生热量。在另一方面，如果混合电动车辆通过从电池组10接收电力供应并且驱动电动机/发电机42来行驶，则在电池组10和ECU中产生热。存在所述热产生可能降低电池组10的充电/放电性能的风险。因此，优选地存在抑制热产生的例子。此外，当从电池组10接收到电力供应并且电动机/发电机42被驱动时，电池块的端电压的波动相对较大，且充电/放电电流相对较大。另一方面，当从电池组10接收到电力供应并且电动机/发电机42未被驱动时，电池块的端电压相对稳定，且充电/放电电流也相对较小。当从电池组10接收到电力供应并且电动机/发电机42未被驱动时，例如，当车辆停止或仅通过发动机48行驶时，可以传送放电请求部22的放电请求。
例如，所述放电请求部22从HV-ECU 30接收与变换器40的驱动有关的控制信号，并且基于所述控制信号，能检测是否从电池组10收到电力供应以及电动机/发电机42是否被驱动。基于所述控制信号，放电请求部22判断电动机/发电机42是否执行了充电或放电，并且如果电动机/发电机42没有执行充电或放电，则判断没有从电池组10收到电力供应。此外，放电请求部22通过电流传感器获得电池组10的充电/放电电流，并且可以基于所述充电/放电电流的大小来执行检测。即，如果所述充电/放电电流小于预定值，则所述放电请求部22可以判定电动机/发电机42没有正在从电池组10接收电力供应。
电池组10通过串联连接多个电池块B配置而成。每个电池块B是通过将两个电池模块电串联配置而成。此外，每个电池模块是通过将六个单电池电串联配置而成。电池块、电池模块以及单电池的数量不特别局限于任何数量。所述电池组的结构也不局限于上述实例。更确切地，所述电池组10是金属氢化物镍蓄电池或是锂离子蓄电池。
电池组10通过变换器40连接到电动机/发电机(M/G)42。电动机/发电机42通过包括行星齿轮机构的驱动力分配机构46与发动机(内燃机)48连接。
此外，在第一实施方式中，为每个电池块设置了用于校正电池块中的电压或剩余电容的偏差的放电设备50。
如上所述，放电设备50接收从放电请求部22传输的放电请求，并执行其本身所连接到的电池块B的放电。
放电设备50包括放电控制单元52、放电部54以及电压传感器V。放电控制单元52和放电部54并联到待放电的电池块的两端。放电控制单元52由微处理器配置，例如，通过电源线L连接到电池块的两端，通过接收来自所述电池块的电力供应而被驱动。在电源线L中设置开关SWb，用于控制来自电池块的电力供应的开关状态。当接收到来自放电请求部22的放电请求时，所述开关SWb开启。
当开关SWb开启且来自电池块的电力供应开始时，放电控制单元52激活系统。当激活完成时，将放电命令输出到放电部54。
放电部54并联到电池块，并由放电元件R和开关SWa形成。放电部54接收来自放电控制单元52的放电命令，并开启开关SWa。当开关SWa开启时，电流自电池块流到放电元件R，并执行所述电池块的放电。
放电控制单元52通过电压传感器V检测所述电池块的端电压，并且当所述电池块的端电压小于预定电压值或者所述电池块的剩余电容小于预定参考值时，输出放电停止命令到放电部54，并断开开关SWb，切断来自电池块的电力供应，并停止所述系统。
在上文，描述了为每个电池块提供放电设备50的结构。然而，例如，如图2所示，可以通过将至少两个电池块经由多路复用器(multiplexer)58连接到一个放电设备50，来减小放电设备50的数量。图2示出了设置一个多路复用器58以及形成电池组10的所有电池块连接到一个放电设备50的结构。然而，可以设置多个多路复用器，电池块可以分成多个组，并且可以为每个组设置放电设备。
根据所述第一实施方式，放电设备50直接接收来自待放电的电池块的电力供应，并执行所述电池块的放电。根据以上描述，来自放电请求部22的放电命令传输到与其它电池块相比具有额外的剩余电容的电池块。例如，如果放电设备50通过接收来自辅助设备电池的电力供应而运行，那么取决于辅助设备电池的剩余电容，存在操作可能不正常的风险。然而，根据所述第一实施方式，因为从具有额外剩余电容的电池块接收电力供应，所以放电设备50不会由于不能接收电力供应而操作失败。因此，根据所述第一实施方式，能可靠地执行放电设备的操作，来校正形成电池组的电池块之间的剩余电容的偏差。
接下来，将结合附图描述第二实施方式。
图3示出了涉及第二实施方式的混合电动车辆的框图。在所述涉及第二实施方式的混合电动车辆中，通过电源线L′，放电设备50与供应电力的诸如电池ECU 20和HV-ECU 30的辅助设备电池60连接。在电源线L′中设置有用于开启和关闭来自辅助设备电池60的电力供应的开关SWc。第二实施方式与第一实施方式的不同在于，放电设备50可以通过开启开关SWc来接收来自辅助设备电池60的电力供应。图3中与图1所示相同的部分用相同的附图标记标识，并且将省略它们的描述。
当在第二实施方式中传输放电请求时，放电请求部22首先从辅助设备电池60获得关于辅助设备电池60的剩余电容的信息，并且判断所述剩余电容是否大于预定值。例如，放电请求部22可以检测辅助设备电池60的端电压，并基于所述检测结果计算剩余电容。作为判断的结果，如果所述剩余电容大于预定值，则放电请求部22为连接到待放电电池块的放电设备50开启开关SWc，并且开始从辅助设备电池60到放电设备50的电力供应。之后，放电设备50以与第一实施方式类似的方式执行电池块的放电。
在另一方面，如果辅助设备电池60的剩余电容小于或等于预定值，则放电请求部22为连接到待放电电池块的放电设备50开启开关SWb，并且开始从所述电池块到放电设备50的电力供应。之后，放电设备50以与第一实施方式类似的方式执行所述电池块的放电。
根据所述第二实施方式，放电设备50能直接接收来自电池块的电力供应，并还能接收来自辅助设备电池60的电力供应。因此，能更可靠地执行所述放电设备的运行。
根据所述第二实施方式，即使直接从电池块接收电力供应，也能通过使得电流流到放电元件R而执行电池块的放电。然而，代替使得电流流到放电元件R，可以通过将来自电池块的电力供应到辅助设备电池60以及对辅助设备电池60充电，来执行所述电池块的放电。结果，抑制了电池块之间的剩余电容的偏差，并还能执行所述辅助设备电池60的充电。
此外，在上述实施方式中，描述了如果剩余电容的偏差在电池块之间增长，则放电请求部22请求与其它电池块相比具有额外的剩余电容的电池块放电的实例。然而，请求放电操作的条件不局限于上述实例。例如，即使其它电池决的剩余电容的偏差较小以及即使电池块的端电压较高，也可能不利地影响所述电池块。例如，当锂离子电池组电池用于电池块时，并且如果电池块的端电压超过预定第一参考电压(例如，4.2V)，在电池块的阳极处可能发生金属锂沉积。如果放电请求部22监视每个电池块的端电压，并检测具有超过预定第一参考电压的端电压的电池组，则可以开启所述待放电的电池块的开关SWb，所述放电设备50连接到所述电池块，并且可以开始从电池块到放电设备50的电力供应。在该情况下同样，如果放电控制单元52检测待放电的电池块的端电压小于预定第二参考电压(其可能与第一参考电压一样)，则输出放电停止命令到放电部54，断开所述开关SWb，切断来自所述电池块的电力供应，并停止所述系统。
虽然已经描述了本发明的当前视为优选的实施例，但是应该理解可以做出各种修改，并且附加的权利要求意图覆盖所有落入本发明的真实精神和范围的修改。

Claims (10)

1.一种放电系统，包括：
放电部，其连接到在形成电池组的电池块中的待放电的电池块，用于使所述待放电的电池块放电；
放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，并且响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及
放电请求部，如果在形成所述电池组的电池块之间的剩余电容的偏差量大于预定值，则至少以在电池块中具有最大剩余电容的电池块作为所述待放电的电池块，所述放电请求部用于开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
2.如权利要求1所述的放电系统，其中：
如果所述待放电的电池块的剩余电容小于预定值，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
3.一种放电系统，包括：
放电部，其连接到形成电池组的电池块中的待放电的电池块，用于使所述待放电的电池块放电；
放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，并且响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及
放电请求部，如果检测到具有超过预定第一参考电压的端电压的电池块，则至少以检测到的电池块作为待放电的电池块，所述放电请求部开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
4.如权利要求3所述的放电系统，其中：
如果所述待放电的电池块的端电压小于预定第二参考电压，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
5.一种电动车辆，包括：
电动机/发电机，其作为驱动源；
电池组，其由向所述电动机/发电机供应电力的多个电池块组成；
放电部，其连接到形成所述电池组的电池块中的待放电的电池块，用于执行所述待放电的电池块的放电；
放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，用于响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及
放电请求部，其用于当没有向所述电动机/发电机执行来自所述电池组的电力供应时，以及当形成所述电池组的电池块中的剩余电容的偏差量大于预定值时，判断放电条件被满足；并用于至少以具有电池块中最大剩余电容的电池块作为待放电的电池块，开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
6.如权利要求5所述的电动车辆，其中：
如果所述待放电的电池块的剩余电容小于预定参考值，则所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
7.如权利要求5所述的电动车辆，进一步包括辅助设备电池，其中：
所述放电控制单元响应来自所述辅助设备电池的电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；
当所述放电条件被满足时，以及当所述辅助设备电池的剩余电容大于或等于预定值时，所述放电请求部开始从所述辅助设备电池到所述放电控制单元的电力供应；并且当所述放电条件被满足时，以及当所述辅助设备电池的剩余电容小于预定值时，所述放电请求部开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
8.如权利要求7所述的电动车辆，其中：
当所述放电控制单元响应来自所述辅助设备电池的电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电时，所述放电部通过使所述辅助设备电池充入来自所述待放电的电池块的电力而使所述待放电的电池块放电。
9.一种电动车辆，包括：
电动机/发电机，其作为驱动源；
电池组，其由向所述电动机/发电机供应电力的多个电池块组成；
放电部，其连接到形成所述电池组的电池块中的待放电的电池块，用于执行所述待放电的电池块的放电；
放电控制单元，其以来自所述待放电的电池块的电力供应而操作，用于响应电力供应的开始而将命令发布到所述放电部，以使所述待放电的电池块放电；以及
放电请求部，其用于当没有正在向所述电动机/发电机执行来自所述电池组的电力供应时，以及当检测到具有超过预定第一参考电压的端电压的电池组时，判断放电条件被满足；并用于至少以检测到的电池块作为待放电的电池块，开始从所述待放电的电池块到所述放电控制单元的电力供应。
10.如权利要求9所述的电动车辆，其中：
所述放电控制单元将命令发布到所述放电部，以停止所述待放电的电池块的放电，并进一步停止来自所述待放电的电池块的电力供应。
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